大修渣处理方案

铝业分公司电解铝大修渣无害化转化方案

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铝业分公司

二〇一七年七月

一、概况

电解铝工业中，铝电解槽一般在使用5～6年后需进行大修，大修时电解槽内清除的废内衬，即为电解槽大修渣。铝业分公司每年大修电解槽约100台（正常情况下估计最大数量），每年产生大修渣约10000t,目前主要采取转运至渣场，进行填埋处理。但由于大修渣里面含有大量可溶性氟化物、氰化物，被国家环保部门定性为危废物。大修渣中有害物质遇水浸出渗入地下，进入地下水，对土壤和地下水系产生严重污染。目前国家相关部门已经明确禁止批建新的大修渣储存渣场，因此现有填埋方式不能满足国家环保相关要求。

当前，环保问题国家日益关注，企业必须有义务和责任将所产生危废物无害化转化处理或回收综合利用。2017年，铝业分公司根据集团公司安排积极开展了大修渣无害化处理项目的前期工作，经过收集资料以及调研国内相关电解铝企业，结合分公司实际，编制了本建议方案。

二、必要性

铝电解槽大修渣主要包含阴极炭块、耐火砖、扎糊、保温砖、防渗浇注料、耐火灰浆及绝热板等。由于长期高温条件下受到电解质液的侵蚀，停槽后的大修渣中含有可溶性氟化物及氰化物，其中可溶性氟化物具有强烈的腐蚀性，属于有害物质，氰化物为剧毒物质。大修渣中氰化物和氟化物的来源：石墨电极中粘结剂沥青中带入氰化物，电极工作时高温条件下氮气和碳的相互作用生成氰化物；电解铝生产工艺中加入的氟化铝、冰晶石的熔解渗透产生氟化物。

目前，国内电解铝企业对电解槽大修渣除部分耐火材料回收利用外，其余排放途径均基本为填沟倾倒，或露天堆放，没有妥善的处置措施。这些大修废渣受雨水冲刷和浸泡，其中的可溶性氟浸出后进入水中，渗入地

下，有可能污染土壤和地下水；另外废渣长期露天堆放，渣表面风化，形成粉尘，可产生二次扬尘，污染大气。因此，必须依靠科技进步开展电解槽大修渣的无害化转化处理或回收综合利用，才能保证电解铝行业符合国家相关环保政策的需要，实现电解铝工业的和谐可持续发展，同时改善环境，造福社会。本建议方案选择了较为成熟的大修渣无害化转化处理工艺。

三、项目厂址及规模

1.厂址：产业园东南角

2. 建设规模：本项目主要是对大修渣危险固体废物进行无害化转化处理，年处理规模为10000t。包含新建厂房及大修渣处理设备等，面积约为900 m2，同时考虑大修渣处置前堆放仓库，面积约700m2。（和碳渣处理项目一起考虑建设）

3.设计规模：按照本项目年处理10000t能力，建厂设计规模为：日处理大修渣20t，每小时处理矿量为：2.5t/h，设计取 3.0t/h。

4.生产制定：新建大修渣无害化处理车间生产制度为每年运行250天，每天作业16小时，每班作业8小时。

四、大修渣概述

1、大修渣产生量

分公司每台电解槽大修产生的大修渣约重100T(按图纸理论计算，单台槽重量135497KG，减去钢棒37810KG），按照全年计划100台槽计算，全年产生的固废约10000T。大修渣中炭质材料约占37%，氟化盐约占30%，其他物质主要是碳素材料β-氧化铝、霞石、莫来石、钠铝氧化物、少量碳化铝、氮化铝、铝铁合金以及微量氰化物等。

铝业分公司400KA电解槽大修渣组成见表1：

表1 400KA预焙槽大修渣组成

2、大修渣浸出毒性试验

电解铝生产过程采用熔盐电解法。即以氧化铝为原料，以氟化盐（冰晶石、氟化铝）为熔剂，通以直流电，在电解生产过程中，一部分含氟电解质被电解槽炭质内衬吸收，再扩散到其它内衬材料中。相关环保部门曾对电解槽大修渣各组份及混合样进行过浸出毒性试验，结果见表2（浸出试验结果各企业电解槽均相差不大）。

表2电解槽大修渣浸出毒性试验结果

由上表可以看出，电解槽大修渣中，扎糊氟化物浸出液浓度最高，炭块次之，其他部位相对较低。氰化物为剧毒物质，其中炭块中含量高达6.8mg/L，扎糊甚至达到了12.3mg/L。因此，铝电解槽产生的大修渣属危险废物，主要污染物为氰化物和氟化物，当大修渣遇水（如雨水、地表水、地下水）时，所含氰化物和氟化钠等将溶于水，使氟离子和氰离子混入江河，渗入地下，污染土壤和水源，对周围生态环境造成严重污染，其若污染影响将是长期的。因此，大修渣属工业危险废物，是电解铝企业造成环境污染的主要因素之一。

3、大修渣性质界定

根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》规定：“危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物”。

根据《国家危险废物名录（修订版）》（征求意见稿）规定：“具备：①具有易燃性、腐蚀性、反应性、毒性或感染性；②可能具有①中一种或多种危险特性，或可能对环境或人类身体健康具有危害、需要按危险废物进行管理的固态或液态废物列入《国家危险废物名录》。

国家早在1996年就颁布了危险废物系列鉴别标准，其中与电解槽大修渣相关的有《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》（GB5085.1-1996）和《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3-1996）；并于2007年对危险废物鉴别标准进行了重新修订，对其内容进行了较多补充和完善，修订前后的标准中有关pH和无机氟化物的限值见表3。

表3 鉴别标准修订前后pH、无机氟化物限值对照表

根据上述定义，对照表2和表3可知，电解槽大修渣属于危险废物，如不进行有效的综合利用或无害化处理或贮存处置不当，将对土壤和地下水存在长期潜在的污染影响。

4、大修渣无害化处理环保要求

电解槽大修渣处理指标应满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）标准，对应于本方案的无害化目标物的总氟化物和总氰化物的标准，其技术指标见表4：

表4 大修渣处理后废渣和废水的指标

检测方法参考执行国标GB/T15555.11-1995（抽样检测）、GB/T 7486-1987（抽样检测），检测结果判定执行《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-2007）标准。

五、同行业大修渣处理方法

1、填埋法

目前，我国对电解槽大修废渣的处理方法，主要是采用填埋法。填埋法处理大修废渣主要工作包括废渣的运输、渣场的场址选择、渣场的设计布置、废渣填埋前的预处理、渗滤液的处理等。